JP6389856B2 - Ink composition and method for producing transparent conductor - Google Patents

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Description

(関連出願に対する相互参照)
本願は、米国特許法§119(e)の下で、2010年1月15日に出願された米国仮特許出願第61/295,634号の利益を主張する。この米国仮特許出願第61/295,634号の全体が参照として本明細書に援用される。
(Cross-reference to related applications)
This application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 61 / 295,634, filed January 15, 2010, under US Patent Act §119 (e). The entirety of this US provisional patent application 61 / 295,634 is incorporated herein by reference.

(背景)
(技術分野)
本開示は、低曇価透明導体およびインク組成物、ならびにこれらの作製方法に関する。
(background)
(Technical field)
The present disclosure relates to a low haze transparent conductor and an ink composition, and a method for producing them.

(関連技術の説明)
透明導体は、光学的に透明な導電膜である。それらは、ディスプレイ、タッチパネル、光起電装置(photovoltaic)(PV)、種々のタイプの電子ペーパー、静電シールド、加熱又は抗反射性コーティング(例えば、窓)などの領域で普及している。種々の技術は、金属ナノ構造体、(例えば、ゾル−ゲル手法による)透明導電性酸化物、導電性ポリマー、及び/又はカーボンナノチューブなどの1種類以上の導電媒体を基とする透明導体を製造する。一般に、透明導体は、さらに、導電膜が堆積又はコートされる透明基体も含む。
(Description of related technology)
The transparent conductor is an optically transparent conductive film. They are prevalent in areas such as displays, touch panels, photovoltaic (PV), various types of electronic paper, electrostatic shielding, heating or anti-reflective coatings (eg windows). Various technologies produce transparent conductors based on one or more conductive media such as metal nanostructures, transparent conductive oxides (eg, by sol-gel techniques), conductive polymers, and / or carbon nanotubes. To do. Generally, the transparent conductor further includes a transparent substrate on which a conductive film is deposited or coated.

最終用途に応じて、例えば、シート抵抗、光透過性及び曇価を含めて、所定の電気特性及び光学特性を有する透明導体を作り出すことができる。透明導体の製造は、電気性能と光学性能のバランスをとる必要があることが多い。ナノ構造体に基づく透明導体の場合、概して、より高い透過及びより低い曇価は、典型的には、より少ない導電性ナノ構造体に関連し、それはより高いシート抵抗(すなわち、より低い導電性)をもたらす。   Depending on the end use, transparent conductors with predetermined electrical and optical properties can be created including, for example, sheet resistance, light transmission and haze. The production of transparent conductors often requires a balance between electrical performance and optical performance. For transparent conductors based on nanostructures, generally higher transmission and lower haze are typically associated with less conductive nanostructures, which are associated with higher sheet resistance (ie, lower conductivity). ).

透明導体の多数の商業的応用例(例えば、タッチパネル及びディスプレイ)は、曇価レベルを2%未満に維持する必要がある。したがって、低曇価透明導体の製造は、かかる低レベルの曇価を達成する際に満足な導電率を維持することが不可能であり得るので、特に困難である。   Many commercial applications of transparent conductors (eg touch panels and displays) need to maintain haze levels below 2%. Accordingly, the production of a low haze transparent conductor is particularly difficult because it may be impossible to maintain satisfactory conductivity in achieving such low levels of haze.

(簡単な要約)
曇価が1.5%未満、より典型的には0.5%未満である一方で、高電気伝導率(例えば、350オーム/スクエア未満)を維持する低曇価透明導体、及びその作製方法を本明細書で述べる。
(Simple summary)
Low haze transparent conductor that maintains high electrical conductivity (eg, less than 350 ohms / square) while haze value is less than 1.5%, more typically less than 0.5%, and method of making the same Are described herein.

一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が1.5%未満であり、シート抵抗が350オーム/スクエア未満である、透明導体を提供する。   One embodiment provides a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze of less than 1.5% and a sheet resistance of less than 350 ohm / square. .

更なる一実施形態は、シート抵抗が50オーム/スクエア未満である透明導体を提供する。   A further embodiment provides a transparent conductor having a sheet resistance of less than 50 ohms / square.

更なる一実施形態は、曇価が0.5%未満である透明導体を提供する。   A further embodiment provides a transparent conductor having a haze value of less than 0.5%.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価
が約0.3〜0.4%であり、シート抵抗が約170〜350オーム/スクエアである、
透明導体を提供する。
Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze of about 0.3-0.4% and a sheet resistance of about 170-350 ohm / square. Is,
Provide a transparent conductor.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が約0.4〜0.5%であり、シート抵抗が約120〜170オーム/スクエアである、透明導体を提供する。   Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze of about 0.4-0.5% and a sheet resistance of about 120-170 ohm / square. A transparent conductor is provided.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が約0.5〜0.7%であり、シート抵抗が約80〜120オーム/スクエアである、透明導体を提供する。   Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze of about 0.5-0.7% and a sheet resistance of about 80-120 ohm / square. A transparent conductor is provided.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が約0.7〜1.0%であり、シート抵抗が約50〜80オーム/スクエアである、透明導体を提供する。   Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze of about 0.7 to 1.0% and a sheet resistance of about 50 to 80 ohms / square. A transparent conductor is provided.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が約1.0〜1.5%であり、シート抵抗が約30〜50オーム/スクエアである、透明導体を提供する。   Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze of about 1.0-1.5% and a sheet resistance of about 30-50 ohm / square. A transparent conductor is provided.

更なる実施形態は、上記膜仕様の透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ55μm以下であるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ45μm以下であるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から50μmであるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から30μmであるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均長さが約10〜22μmであるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均平方長さが約120〜400μmである、透明導体を提供する。 A further embodiment is a transparent conductor of the above film specification, wherein more than 99% of the conductive nanostructures with an aspect ratio of at least 10 are less than 55 μm long or conductive with an aspect ratio of at least 10 More than 99% of the conductive nanostructures are 45 μm or less in length, or more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 5 to 50 μm in length, or the aspect ratio is at least More than 95% of the conductive nanostructures that are 10 are about 5 to 30 μm in length, or the average length of the conductive nanostructures that have an aspect ratio of at least 10 is about 10 to 22 μm, or A transparent conductor is provided wherein the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average square length of about 120 to 400 μm 2 .

更なる実施形態は、上記膜仕様の透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径55nm以下であるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径45nm以下であるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約15から50nmであるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約20から40nmであるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均直径が約26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲であるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均直径が約29nmであり、標準偏差が4〜5nmの範囲である、透明導体を提供する。   A further embodiment is a transparent conductor of the above film specification, wherein more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of 55 nm or less, or have an aspect ratio of at least 10. More than 99% of the nanostructures have a diameter of 45 nm or less, or more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10, or have an aspect ratio of at least 10 More than 95% of the conductive nanostructures are about 20 to 40 nm in diameter, or the average diameter of conductive nanostructures with an aspect ratio of at least 10 is about 26-32 nm with a standard deviation of 4-6 nm The average diameter of conductive nanostructures with a range or aspect ratio of at least 10 is about 29 nm with a standard deviation in the range of 4-5 nm Providing transparent conductor.

更なる実施形態は、上記膜仕様の透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ55μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径55nm以下であるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から50μmであり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約15から50nmであるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から30μmであり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約20から40nmであるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均長さが約10〜22μmであり、さらに、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均直径が約26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲であるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ45μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径45nm以下である透明導体を提供する。   A further embodiment is a transparent conductor of the above-mentioned film specification, wherein more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a length of 55 μm or less and the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 More than 99% of the structures have a diameter of 55 nm or less, or more than 95% of the conductive nanostructures with an aspect ratio of at least 10 have a length of about 5 to 50 μm and have an aspect ratio of at least 10 More than 95% of the nanostructures are about 15 to 50 nm in diameter, or more than 95% of the conductive nanostructures with an aspect ratio of at least 10 are about 5 to 30 μm in length, and the aspect ratio is at least 10. More than 95% of certain conductive nanostructures are about 20 to 40 nm in diameter, or the average length of conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 is about 1 The conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 and having an average diameter of about 26 to 32 nm and a standard deviation in the range of 4 to 6 nm, or an aspect ratio of at least 10 Provided is a transparent conductor in which more than 99% of the conductive nanostructures have a length of 45 μm or less and more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of 45 nm or less.

更なる一実施形態は、金属塩と還元剤を含む反応溶液から金属ナノワイヤを成長させる工程を包含する方法であって、成長させる工程が、
反応溶液中の金属塩と還元剤の第1の部分を第1の時間反応させる工程、及び
反応溶液中の金属塩の0.1%w/w未満のほぼ一定の濃度を維持しながら、金属塩の第2の部分を第2の時間にわたって徐々に添加する工程
を包含する、方法を提供する。
A further embodiment is a method comprising growing metal nanowires from a reaction solution comprising a metal salt and a reducing agent, the growing step comprising:
Reacting the metal salt in the reaction solution with the first portion of the reducing agent for a first time, and maintaining a substantially constant concentration of less than 0.1% w / w of the metal salt in the reaction solution A method is provided that includes gradually adding a second portion of salt over a second time period.

更なる一実施形態は、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ55μm以下である複数の導電性ナノ構造体と、粘度調整剤と、界面活性剤と、分散流体とを含む、インク組成物を提供する。   A further embodiment includes a plurality of conductive nanostructures having a length of 55 μm or less, greater than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10, a viscosity modifier, a surfactant, and a dispersion An ink composition comprising a fluid is provided.

追加の実施形態は、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ45μm以下であるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から50μmであるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から30μmであるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均長さが約10〜22μmであるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均平方長さが約120〜400μmである、インク組成物を提供する。 Additional embodiments include that greater than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are 45 μm or less in length, or greater than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 Conductive nanostructures having a length of about 5 to 50 μm, or greater than 95% of conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 or having an aspect ratio of at least 10 The ink composition has an average length of about 10 to 22 μm, or a conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 and an average square length of about 120 to 400 μm 2 .

更なる一実施形態は、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径55nm以下である複数の導電性ナノ構造体と、粘度調整剤と、界面活性剤と、分散流体とを含む、インク組成物を提供する。   A further embodiment includes a plurality of conductive nanostructures having a diameter of 55 nm or less, greater than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10, a viscosity modifier, a surfactant, and a dispersion fluid An ink composition is provided.

追加の実施形態は、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径45nm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約15から50nmであり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約20から40nmであり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均直径が約26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲であり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均直径が約29nmであり、標準偏差が4〜5nmの範囲である、インク組成物を提供する。   Additional embodiments include that greater than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are 45 nm or less in diameter and greater than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are from about 15 in diameter. More than 95% of the conductive nanostructures with an aspect ratio of at least 10 have a diameter of about 20 to 40 nm and the average diameter of the conductive nanostructures with an aspect ratio of at least 10 has an average diameter of about 26 to 32 nm. An ink composition is provided wherein the standard deviation is in the range of 4-6 nm, the average diameter of the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 is about 29 nm, and the standard deviation is in the range of 4-5 nm To do.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、この組成物は複数の導電性ナノ構造体と、粘度調整剤と、界面活性剤と、分散流体とを含み、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ55μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径55nm以下である、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, the composition comprising a plurality of conductive nanostructures, a viscosity modifier, a surfactant, and a dispersion fluid. Inclusive, more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a length of 55 μm or less, and more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of 55 nm or less A composition is provided.

追加の実施形態は、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から50μmであり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約15から50nmであるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から30μmであり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約20から40nmであるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均長さが約10〜22μmであり、さらに、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均直径が約26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲であるか、又はアスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ45μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径45nm以下である、インク組成物を提供する。   An additional embodiment is that more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 5 to 50 μm in length, and more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are in diameter. More than 95% of the conductive nanostructures having a length of about 5 to 30 μm and an aspect ratio of at least 10 are about 95% of the conductive nanostructures that are about 15 to 50 nm or have an aspect ratio of at least 10 Conductive nanostructures having an average length of about 10-22 μm and an aspect ratio of at least 10 for conductive nanostructures having an ultra length of about 20-40 nm or an aspect ratio of at least 10 9 of conductive nanostructures having an average body diameter of about 26-32 nm and a standard deviation in the range of 4-6 nm, or an aspect ratio of at least 10. Percent is at 45μm or less in length, 99% of the aspect ratio of at least 10 conductive nanostructures is less than the diameter 45 nm, to provide an ink composition.

(図面のいくつかの見方の簡単な説明)
図面において、同一の参照番号は、類似の要素又は行為を示す。図中の要素のサイズ及び相対位置は、必ずしも一定の縮尺で描かれてはいない。例えば、種々の要素の形状、及び角度は、一定の縮尺で描かれておらず、これらの要素の一部は、図を読みやすくするために、任意に拡大され、配置されている。さらに、描かれた要素の特定の形状は、特定の要素の実際の形状に関する任意の情報を伝えるようには意図されておらず、単に図中の読み取りを容易にするために選択されている。
(Brief explanation of several ways of viewing the drawings)
In the drawings, identical reference numbers indicate similar elements or acts. The sizes and relative positions of elements in the figures are not necessarily drawn to scale. For example, the shapes and angles of the various elements are not drawn to scale, and some of these elements are arbitrarily enlarged and arranged for ease of reading the figure. Further, the particular shape of the depicted element is not intended to convey any information regarding the actual shape of the particular element, but is selected merely to facilitate reading in the figures.

図1は、その長さ別のナノワイヤ集団の分布プロファイルを示すヒストグラムである。FIG. 1 is a histogram showing a distribution profile of a population of nanowires by length. 図2は、その直径別のナノワイヤ集団の分布プロファイルを示すヒストグラムである。FIG. 2 is a histogram showing the distribution profile of the nanowire population by diameter. 図3は、あるサイズ分布プロファイルに従う銀ナノワイヤを調製する2段階反応スキームのフローチャートである。FIG. 3 is a flow chart of a two-step reaction scheme for preparing silver nanowires according to a certain size distribution profile. 図4は、2段階反応によって調製された銀ナノワイヤの直径分布に対する精製の効果を示す。FIG. 4 shows the effect of purification on the diameter distribution of silver nanowires prepared by a two-step reaction. 図5は、3バッチの銀ナノワイヤの長さ分布プロファイルを対数正規分布として示す。FIG. 5 shows the length distribution profile of three batches of silver nanowires as a lognormal distribution. 図6は、3バッチの銀ナノワイヤの直径分布プロファイルを正規分布、すなわちガウス分布として示す。FIG. 6 shows the diameter distribution profile of three batches of silver nanowires as a normal distribution, ie a Gaussian distribution. 図7は、銀ナノワイヤで形成された導電性薄膜の曇価と抵抗の逆相関を示す。FIG. 7 shows an inverse correlation between haze and resistance of a conductive thin film formed of silver nanowires. 図8は、銀ナノワイヤで形成された導電性薄膜の透過率と抵抗の正相関を示す。FIG. 8 shows a positive correlation between transmittance and resistance of a conductive thin film formed of silver nanowires.

(発明の詳細な説明)
一般に、本明細書に記載の透明導体は、導電性ナノ構造体の導電性薄膜である。透明導体においては、1個以上の導電経路がナノ構造体間の連続した物理的接触によって確立されている。ナノ構造体の導電性ネットワークは、電気的パーコレーション閾値に達する十分なナノ構造体が存在する場合に形成される。したがって、電気的パーコレーション閾値は重要な値であり、その値を超える長距離の接続性を得ることができる。
(Detailed description of the invention)
In general, the transparent conductors described herein are conductive thin films of conductive nanostructures. In transparent conductors, one or more conductive paths are established by continuous physical contact between nanostructures. A conductive network of nanostructures is formed when there are enough nanostructures to reach the electrical percolation threshold. Therefore, the electrical percolation threshold is an important value, and long-distance connectivity exceeding that value can be obtained.

導電膜の導電率は、「膜抵抗」、「抵抗率」又は「シート抵抗」によって測定されることが多く、オーム/スクエア(又は「Ω/□」)で表される。膜抵抗は、少なくとも表面充填密度、ナノ構造体のサイズ/形状、及びナノ構造体構成要素固有の電気的性質の関数である。本明細書では、薄膜は、10Ω/□以下のシート抵抗を有する場合に導電性とみなされる。好ましくは、シート抵抗は10Ω/□、3,000Ω/□、1,000Ω/□又は350Ω/□、又は100Ω/□以下である。典型的には、金属ナノ構造体で形成された導電性ネットワークのシート抵抗は、10Ω/□から1000Ω/□、100Ω/□から750Ω/□、50Ω/□から200Ω/□、100Ω/□から500Ω/□、又は100Ω/□から250Ω/□、又は10Ω/□から200Ω/□、10Ω/□から50Ω/□、又は1Ω/□から10Ω/□の範囲である。 The conductivity of a conductive film is often measured by “film resistance”, “resistivity” or “sheet resistance” and is expressed in ohm / square (or “Ω / □”). Film resistance is at least a function of surface packing density, nanostructure size / shape, and electrical properties inherent in the nanostructure components. As used herein, a thin film is considered conductive when it has a sheet resistance of 10 8 Ω / □ or less. Preferably, the sheet resistance is 10 4 Ω / □, 3,000 Ω / □, 1,000 Ω / □, or 350 Ω / □, or 100 Ω / □ or less. Typically, the sheet resistance of a conductive network formed of metal nanostructures is 10Ω / □ to 1000Ω / □, 100Ω / □ to 750Ω / □, 50Ω / □ to 200Ω / □, 100Ω / □ to 500Ω. / □, or 100Ω / □ to 250Ω / □, or 10Ω / □ to 200Ω / □, 10Ω / □ to 50Ω / □, or 1Ω / □ to 10Ω / □.

光学的に、ナノ構造体に基づく透明導体は、可視領域(400〜700nm)で高い光透過率を有する。典型的には、透明導体は、光透過率が可視領域において85%を超えると光学的に透明とみなされる。より典型的には、光透過率は、90%超、又は93%超、又は95%超である。   Optically, transparent conductors based on nanostructures have a high light transmission in the visible region (400-700 nm). Typically, a transparent conductor is considered optically transparent when the light transmission exceeds 85% in the visible region. More typically, the light transmission is greater than 90%, or greater than 93%, or greater than 95%.

曇価は、光学的透明性の別の指標である。曇価は、バルクと表面の両方の粗さ効果による光散乱及び反射/屈折に起因すると一般に認識されている。低曇価透明導体は、光学的透明性が重要な性能因子の一つである、タッチスクリーン、ディスプレイなどの応用に特に望ましい。   Haze is another indicator of optical transparency. It is generally recognized that haze is due to light scattering and reflection / refraction due to both bulk and surface roughness effects. Low haze transparent conductors are particularly desirable for applications such as touch screens and displays where optical transparency is one of the important performance factors.

ナノ構造体が導電媒体を形成する透明導体の場合、ナノ構造体により起こる光散乱は不可避である。しかし、本明細書に記載のように、低曇価透明導体は、ナノ構造体のサイズ分布プロファイル及び粒子形態を制御することによって得ることができる。   When the nanostructure is a transparent conductor forming a conductive medium, light scattering caused by the nanostructure is inevitable. However, as described herein, low haze transparent conductors can be obtained by controlling the size distribution profile and particle morphology of the nanostructures.

一般に、曇価をヒトの眼によって検出することができるレベルは約2%である。したがって、本開示の種々の実施形態は、曇価が1.5%未満の透明導体を対象とする。   In general, the level at which haze can be detected by the human eye is about 2%. Accordingly, various embodiments of the present disclosure are directed to transparent conductors having a haze of less than 1.5%.

一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が1.5%未満であり、シート抵抗が350オーム/スクエア未満である、透明導体を提供する。   One embodiment provides a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze of less than 1.5% and a sheet resistance of less than 350 ohm / square. .

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が1.5%未満であり、シート抵抗が50オーム/スクエア未満である、透明導体を提供する。   A further embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze value of less than 1.5% and a sheet resistance of less than 50 ohms / square. provide.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が0.5%未満であり、シート抵抗が350オーム/スクエア未満である、透明導体を提供する。   Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze value of less than 0.5% and a sheet resistance of less than 350 ohms / square. provide.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が0.3%未満であり、シート抵抗が350オーム/スクエア未満である、透明導体を提供する。   Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze value of less than 0.3% and a sheet resistance of less than 350 ohm / square. provide.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が約0.3〜0.4%であり、シート抵抗が約170〜350オーム/スクエアである、透明導体を提供する。   Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze of about 0.3-0.4% and a sheet resistance of about 170-350 ohm / square. A transparent conductor is provided.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が約0.4〜0.5%であり、シート抵抗が約120〜170オーム/スクエアである、透明導体を提供する。   Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze of about 0.4-0.5% and a sheet resistance of about 120-170 ohm / square. A transparent conductor is provided.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が約0.5〜0.7%であり、シート抵抗が約80〜120オーム/スクエアである、透明導体を提供する。   Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze of about 0.5-0.7% and a sheet resistance of about 80-120 ohm / square. A transparent conductor is provided.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が約0.7〜1.0%であり、シート抵抗が約50〜80オーム/スクエアである、透明導体を提供する。   Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze of about 0.7 to 1.0% and a sheet resistance of about 50 to 80 ohms / square. A transparent conductor is provided.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、透明導体の曇価が約1.0〜1.5%であり、シート抵抗が約30〜50オーム/スクエアである、透明導体を提供する。   Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze of about 1.0-1.5% and a sheet resistance of about 30-50 ohm / square. A transparent conductor is provided.

ナノ構造体サイズ分布プロファイル
透過率、シート抵抗及び曇価を含めた上記薄膜仕様を満たすために、透明導体は、あるサイズ分布プロファイルに従うナノ構造体を含む。
Nanostructure Size Distribution Profile In order to meet the above thin film specifications including transmittance, sheet resistance and haze, the transparent conductor includes nanostructures that follow a certain size distribution profile.

本明細書では「導電性ナノ構造体」又は「ナノ構造体」は一般に、その少なくとも1寸法(すなわち、幅)が500nm未満、より典型的には100nm又は50nm未満、さらにより典型的には20から40nmの範囲である導電性ナノサイズ構造を指す。長手方向的には、ナノ構造体は、長さが500nmを超えるか、又は1μmを超えるか、又は10μmを超える。より典型的には、ナノ構造体は長さが5から30μmの範囲である。   As used herein, a “conductive nanostructure” or “nanostructure” generally has at least one dimension (ie, width) of less than 500 nm, more typically less than 100 nm or 50 nm, and even more typically 20 Refers to a conductive nano-sized structure in the range of 40 nm to 40 nm. In the longitudinal direction, the nanostructures are over 500 nm in length, over 1 μm, or over 10 μm. More typically, nanostructures range in length from 5 to 30 μm.

ナノ構造体は、任意の形状又は幾何形態とすることができる。所与のナノ構造体の幾何形態を定義する一方法は、ナノ構造体の長さと幅(又は直径)の比を指す、その「アスペクト比」による方法である。ある実施形態においては、ナノ構造体は、等方性形状(すなわち、アスペクト比=1)である。典型的な等方性又は実質的には等方性のナノ構造体としてはナノ粒子が挙げられる。好ましい実施形態においては、ナノ構造体は異方性形状(すなわちアスペクト比≠1)である。異方性ナノ構造体は、典型的には、その長さに沿った長軸を有する。例示的な異方性ナノ構造体としてはナノワイヤ(アスペクト比が少なくとも10、より典型的には少なくとも50の固体ナノ構造体)、ナノロッド(アスペクト比が10未満の固体ナノ構造体)及びナノチューブ(中空ナノ構造体)が挙げられる。   The nanostructure can be in any shape or geometric form. One way to define the geometry of a given nanostructure is by its “aspect ratio”, which refers to the ratio of the length and width (or diameter) of the nanostructure. In some embodiments, the nanostructure is an isotropic shape (ie, aspect ratio = 1). Exemplary isotropic or substantially isotropic nanostructures include nanoparticles. In a preferred embodiment, the nanostructure is an anisotropic shape (ie, aspect ratio ≠ 1). Anisotropic nanostructures typically have a long axis along their length. Exemplary anisotropic nanostructures include nanowires (solid nanostructures with an aspect ratio of at least 10, more typically at least 50), nanorods (solid nanostructures with an aspect ratio of less than 10), and nanotubes (hollow Nanostructures).

ナノ構造体の充填密度に加えて、そのサイズ及び形状も膜仕様を決定する因子の1つである。より具体的には、ナノ構造体の長さ、幅及びアスペクト比は、しばしば異なる程度で、最終シート抵抗(R)、透過率(T)及び曇価(H)に影響を及ぼす。例えば、ナノ構造体の長さは、典型的には、ナノ構造体の相互接続性の程度を左右し、次いで、透明導体のシート抵抗に影響を及ぼす。ナノ構造体の幅は、通常は、ナノ構造体の相互接続性に影響を及ぼさないが、透明導体の曇価にかなり影響し得る。   In addition to the packing density of nanostructures, their size and shape are also factors that determine membrane specifications. More specifically, the length, width and aspect ratio of the nanostructures often affect the final sheet resistance (R), transmittance (T) and haze (H) to different degrees. For example, the length of the nanostructure typically affects the degree of interconnectivity of the nanostructure and then affects the sheet resistance of the transparent conductor. The width of the nanostructure usually does not affect the interconnectivity of the nanostructure, but can significantly affect the haze of the transparent conductor.

現実的には、ナノ構造体の所与の集団(例えば、合成及び精製後の生成物)は、均一なサイズではなく、ある範囲のサイズ(長さ及び幅)のナノ構造体を含む。したがって、かかるナノ構造体集団によって形成される薄膜の仕様(R、T及びH)は、サイズ分布プロファイル全体にわたるナノ構造体の集団的寄与に依存する。   In practice, a given population of nanostructures (eg, products after synthesis and purification) will contain a range of sizes (lengths and widths) of nanostructures rather than uniform sizes. Accordingly, the specifications (R, T, and H) of the thin film formed by such a nanostructure population depend on the collective contribution of the nanostructure over the size distribution profile.

サイズ分布プロファイルは、それぞれのサイズ(長さ及び幅)に従って振り分けられた、存在するナノ構造体の相対量又は頻度を規定する1セットの値を含む。   The size distribution profile includes a set of values that define the relative amount or frequency of nanostructures present, sorted according to their size (length and width).

サイズ分布プロファイルは、ヒストグラムによってグラフ表示することができる。ヒストグラムは、あるサイズ範囲の重複しない規則的間隔に従って、ナノ構造体の所与の集団を振り分け、各区間に該当するナノ構造体の頻度をプロットすることによって作成される。サイズ範囲の規則的間隔は、「値域範囲」とも称される。   The size distribution profile can be displayed graphically with a histogram. A histogram is created by sorting a given population of nanostructures according to non-overlapping regular intervals of a size range and plotting the frequency of nanostructures falling into each interval. The regular spacing of the size range is also referred to as “range range”.

図1は、その長さ別のナノ構造体(例えば、ナノワイヤ)の集団の分布プロファイルを示すヒストグラムであり、X軸は値域範囲(5μm間隔)、Y軸は柱状に示した頻度である。長さ及び対応する頻度データを考慮して、滑らかな曲線を確率密度関数に基づいて描くこともできる。したがって、図1は、ナノ構造体の前記集団における長さ分布の形状(対数正規分布)及び広がり(平均前後の変動)を定量的にグラフによって示す。   FIG. 1 is a histogram showing a distribution profile of a group of nanostructures (for example, nanowires) according to their length, where the X-axis is a range (5 μm interval) and the Y-axis is a frequency shown in a columnar shape. A smooth curve can also be drawn based on the probability density function, taking into account the length and corresponding frequency data. Therefore, FIG. 1 quantitatively shows the shape (log normal distribution) and spread (variation before and after the average) of the length distribution in the population of nanostructures in a graph.

さらに、図1は、長さの範囲の最大及び最小長さを示す。導電率に寄与せずに光散乱の一因になる特定のナノ構造体は、サイズ分布プロファイルにおいてはるかに少ない頻度(例えば、10%未満、又はより典型的には5%未満)で存在することが認められ得る。これらのナノ構造体は、暗視野顕微鏡写真上のその外観に起因して、「明るい物体」として見られる。これらの明るい物体としては、例えば、幅が広すぎ、かつ/又は短すぎて、電気的パーコレーションプロセスに効果的に関与することができないナノ構造体(例えば、ナノ粒子、ナノロッド)が挙げられる。これらの明るい物体の一部又はすべてが低アスペクト比(10未満)を有する。   In addition, FIG. 1 shows the maximum and minimum lengths of the length range. Certain nanostructures that do not contribute to conductivity and contribute to light scattering are present much less frequently in the size distribution profile (eg, less than 10%, or more typically less than 5%) Can be recognized. These nanostructures are seen as “bright objects” due to their appearance on dark field micrographs. These bright objects include, for example, nanostructures (eg, nanoparticles, nanorods) that are too wide and / or too short to effectively participate in the electrical percolation process. Some or all of these bright objects have a low aspect ratio (less than 10).

したがって、一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含み、曇価が1.5%未満であり、シート抵抗が350オーム/スクエア未満である、低曇価透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ55μm以下である、低曇価透明導体を提供する。   Accordingly, one embodiment is a low haze transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, having a haze of less than 1.5% and a sheet resistance of less than 350 ohm / square, wherein the aspect ratio A low haze transparent conductor is provided in which more than 99% of the conductive nanostructures having a length of at least 10 are 55 μm or less.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含み、曇価が1.5%未満である、低曇価透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ45μm以下である、低曇価透明導体を提供する。   A further embodiment is a low haze transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures and having a haze value of less than 1.5%, the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10. Provided is a low haze transparent conductor having a length of more than 99% of 45 μm or less.

更なる一実施形態は、曇価が1.5%未満である複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から50μmである、透明導体を提供する。   A further embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures having a haze value of less than 1.5%, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are long. A transparent conductor is provided which is about 5 to 50 μm.

更なる一実施形態は、曇価が1.5%未満である複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から30μmである、透明導体を提供する。   A further embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures having a haze value of less than 1.5%, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are long. A transparent conductor is provided that is about 5 to 30 μm.

長さ分布に加えて、ナノ構造体の平均長さ(<l>)及び平均平方長さ(<l>)も膜仕様を示す。特に、ナノ構造体の平均平方長さ(<l>)は、パーコレーション閾値を決定し、したがってシート抵抗に直接関連する。共同所有された同時係属中の米国特許出願第11/871,053号は、これら2つのパラメータ間の相関とナノワイヤに基づく透明導体のシート抵抗のより詳細な分析を提供する。この出願を参照としてその全体を本明細書に援用する。 In addition to the length distribution, the average length (<l>) and average square length (<l 2 >) of the nanostructures also indicate the membrane specification. In particular, the average square length of the nanostructure (<l 2 >) determines the percolation threshold and is therefore directly related to the sheet resistance. Co-owned copending US patent application Ser. No. 11 / 871,053 provides a more detailed analysis of the correlation between these two parameters and the sheet resistance of transparent conductors based on nanowires. This application is incorporated herein by reference in its entirety.

本明細書では、平均長さ(<l>)は、本明細書に記載のように、ナノ構造体の計数で除算された全測定長さの合計である。   As used herein, the average length (<l>) is the sum of all measured lengths divided by the nanostructure count, as described herein.

平均平方長さ(<l>)は、 The average square length (<l 2 >) is

Figure 0006389856
で表すことができる。
Figure 0006389856
Can be expressed as

したがって、更なる一実施形態は、曇価が1.5%未満である複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均長さが約10〜22μmである、透明導体を提供する。   Accordingly, a further embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures having a haze value of less than 1.5%, the average length of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 Provides a transparent conductor having a thickness of about 10-22 μm.

種々の更なる実施形態においては、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均長さは、約12〜20μm、14〜18μm又は15〜17μmである。   In various further embodiments, the average length of conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 is about 12-20 μm, 14-18 μm, or 15-17 μm.

別の一実施形態は、曇価が1.5%未満である複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均平方長さが約120〜600μmである、透明導体を提供する。 Another embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures having a haze value of less than 1.5%, wherein the mean square length of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 A transparent conductor is provided that is about 120-600 μm 2 .

種々の更なる実施形態においては、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノワイヤの平均平方長さは、約240〜400μm又は260〜350μmである。 In various further embodiments, the average square length of conductive nanowires having an aspect ratio of at least 10 is about 240-400 μm 2 or 260-350 μm 2 .

図2は、その直径別のナノ構造体(例えば、ナノワイヤ)の集団の分布プロファイルを示すヒストグラムであり、X軸は値域範囲(5nm間隔)であり、Y軸は柱状の頻度である。直径及び対応する頻度データを考慮して、滑らかな曲線を確率密度関数に基づいて描くこともできる。したがって、図2は、ナノ構造の前記体集団における直径分布の形状(正規、すなわちガウス分布)及び広がり(平均前後の変動)を定量的にグラフによって示す。   FIG. 2 is a histogram showing a distribution profile of a group of nanostructures (for example, nanowires) by diameter, the X-axis is a range (5 nm interval), and the Y-axis is a columnar frequency. A smooth curve can also be drawn based on the probability density function, taking into account the diameter and corresponding frequency data. Therefore, FIG. 2 quantitatively shows the shape (normal, ie, Gaussian distribution) and spread (variation before and after the average) of the diameter distribution in the body population of nanostructures.

正規分布の結果として、複数のナノ構造体の分布プロファイルは、直径の平均及び標準偏差によって定義することができる。   As a result of the normal distribution, the distribution profile of the plurality of nanostructures can be defined by the mean diameter and standard deviation.

図2は、ナノ構造体の直径の狭い分布(すなわち、比較的小さい標準偏差)を示す。本明細書では、正規分布は、標準偏差が平均の20%未満、又はより典型的には平均の15%未満である場合に狭いとみなされる。狭い直径分布は、膜のナノ構造体の組成上の不均一性を抑制し、低曇価をもたらすと考えられる。   FIG. 2 shows a narrow distribution of nanostructure diameters (ie, a relatively small standard deviation). As used herein, a normal distribution is considered narrow when the standard deviation is less than 20% of the average, or more typically less than 15% of the average. The narrow diameter distribution is believed to suppress compositional non-uniformity of the membrane nanostructure and result in low haze.

したがって、一実施形態は、曇価が1.5%未満である複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径55nm以下である、透明導体を提供する。   Accordingly, one embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures having a haze value of less than 1.5%, wherein more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 Provide a transparent conductor that is 55 nm or less.

更なる一実施形態は、曇価が1.5%未満である複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径45nm以下である、透明導体を提供する。   A further embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures having a haze value of less than 1.5%, wherein more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 Provide a transparent conductor that is 45 nm or less.

更なる一実施形態は、曇価が1.5%未満である複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約15から50nmである、透明導体を提供する。   A further embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures having a haze value of less than 1.5%, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 A transparent conductor is provided that is about 15 to 50 nm.

更なる一実施形態は、曇価が1.5%未満である複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約20から40nmである、透明導体を提供する。   A further embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures having a haze value of less than 1.5%, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 A transparent conductor is provided that is about 20 to 40 nm.

更なる一実施形態は、曇価が1.5%未満である複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均直径が約26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲である、透明導体を提供する。   A further embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures having a haze value of less than 1.5%, wherein the average diameter of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 is about 26. A transparent conductor with a standard deviation in the range of 4 to 6 nm is provided.

更なる一実施形態は、曇価が1.5%未満である複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均直径が約29nmであり、標準偏差が4〜5nmの範囲である、透明導体を提供する。   A further embodiment is a transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures having a haze value of less than 1.5%, wherein the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average diameter of about 29 nm. And providing a transparent conductor with a standard deviation in the range of 4-5 nm.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含み、曇価が1.5%未満である、低曇価透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ55μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径55nm以下である、低曇価透明導体を提供する。   A further embodiment is a low haze transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures and having a haze value of less than 1.5%, the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10. Provided is a low haze transparent conductor in which more than 99% has a length of 55 μm or less, and more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of 55 nm or less.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含み、曇価が1.5%未満である、低曇価透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ45μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径45nm以下である、低曇価透明導体を提供する。   A further embodiment is a low haze transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures and having a haze value of less than 1.5%, the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10. Provided is a low haze transparent conductor in which more than 99% of the conductive nanostructures having a length of 45 μm or less and an aspect ratio of at least 10 have a diameter of more than 99% of 45 nm or less.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含み、曇価が1.5%未満である、低曇価透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から50μmであり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約15から50nmである、低曇価透明導体を提供する。   A further embodiment is a low haze transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures and having a haze value of less than 1.5%, the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10. A low haze transparent conductor is provided wherein greater than 95% of the conductive nanostructures having a length of about 5 to 50 μm and an aspect ratio of at least 10 are greater than 95% are about 15 to 50 nm in diameter.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含み、曇価が1.5%未満である、低曇価透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から30μmであり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約20から40nmである、低曇価透明導体を提供する。   A further embodiment is a low haze transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures and having a haze value of less than 1.5%, the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10. A low haze transparent conductor is provided wherein greater than 95% is about 5 to 30 μm in length and greater than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 is about 20 to 40 nm in length.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含み、曇価が1.5%未満である、低曇価透明導体であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均長さが約10〜22μmであり、さらに、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均直径が約26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲である、低曇価透明導体を提供する。   A further embodiment is a low haze transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures and having a haze value of less than 1.5%, the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10. A low haze value having an average length of about 10-22 μm, and an average diameter of conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 of about 26-32 nm and a standard deviation in the range of 4-6 nm Provide a transparent conductor.

追加の実施形態は、上記低曇価透明導体のいずれかの曇価が1.0%未満、0.8%未満、又は0.6%未満、又は0.5%未満、又は0.4%未満、又は0.3%未満であることを規定する。   Additional embodiments provide that the haze of any of the low haze transparent conductors is less than 1.0%, less than 0.8%, or less than 0.6%, or less than 0.5%, or 0.4% Less than or less than 0.3%.

追加の実施形態は、上記低曇価透明導体のいずれかにおいて、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体が、ナノワイヤ(金属ナノワイヤ(例えば、銀ナノワイヤ)を含むが、これに限定されない)及び金属ナノチューブ(例えば、銀又は金ナノチューブ)であることを規定する。   In an additional embodiment, in any of the low cloudiness transparent conductors, the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 includes nanowires (including but not limited to metal nanowires (eg, silver nanowires)). And metal nanotubes (eg, silver or gold nanotubes).

ナノ構造体の調製
本明細書に記載のサイズ分布プロファイルに従うナノ構造体(例えば、金属ナノワイヤ)は、化学合成によって調製することができる。
Nanostructure Preparation Nanostructures (eg, metal nanowires) that follow the size distribution profiles described herein can be prepared by chemical synthesis.

従来、金属ナノワイヤは、溶媒としても役立つ過剰量の還元剤(例えば、エチレングリコール又はプロピレングリコール)の存在下で対応する金属塩の溶液から核形成し、成長することができる。このタイプの溶液相反応においては、ナノワイヤ成長は、典型的には、半径方向と軸方向で同時に進行する。したがって、ナノワイヤが伸長するにつれ、直径も増大する。例えば、Y.Sun,B.Gates,B.Mayers,&Y.Xia,“Crystalline silver nanowires by soft solution processing”,Nanolett,(2002),2(2):165−168を参照されたい。   Conventionally, metal nanowires can be nucleated and grown from a solution of the corresponding metal salt in the presence of an excess of a reducing agent that also serves as a solvent (eg, ethylene glycol or propylene glycol). In this type of solution phase reaction, nanowire growth typically proceeds simultaneously in the radial and axial directions. Thus, the diameter increases as the nanowire stretches. For example, Y. Sun, B.D. Gates, B.B. Mayers, & Y. See Xia, “Crystalline silverware by soft solution processing”, Nanolett, (2002), 2 (2): 165-168.

本明細書に記載の低曇価透明導体の場合、ナノワイヤは、比較的小さい直径(例えば、平均直径15〜50nm)及び狭い幅分布を有することができる。これらの直径範囲では、従来の合成は、良好な導電率(例えば、350オーム/スクエア未満)を与える(平均長さを含めた)長さ分布よりもはるかに短いナノワイヤを生成する。逆に、ナノワイヤが良好な導電率に達するのに必要な長さに成長する場合、ナノワイヤの直径は、曇価を高くする(例えば、1.5%超)のに十分な大きさになることが避けられない。   For the low haze transparent conductors described herein, the nanowires can have a relatively small diameter (eg, an average diameter of 15-50 nm) and a narrow width distribution. In these diameter ranges, conventional synthesis produces nanowires that are much shorter than the length distribution (including the average length) that gives good conductivity (eg, less than 350 ohms / square). Conversely, if the nanowire grows to the length necessary to reach good conductivity, the nanowire diameter should be large enough to increase the haze (eg, greater than 1.5%). Is inevitable.

サイズ分布プロファイルに従い、それにより低曇価透明導電膜を形成するナノワイヤの集団を提供するために、2段階合成について記述する。   A two-step synthesis is described to provide a population of nanowires that follow a size distribution profile and thereby form a low cloudiness transparent conductive film.

2段階合成は、ナノワイヤの半径方向及び軸方向の成長を別々に促進し、その結果、ナノワイヤの直径と長さを別々に制御することができる。図3は、銀ナノワイヤの2段階調製を示すフローチャートであり、硝酸銀のプロピレングリコール溶液から核形成し、成長する。反応の追加の成分としては、ポリビニルピロリドン及び塩化テトラ−n−ブチルアンモニウム(TBAC)が挙げられる。硝酸銀を添加する量及び順序を制御することによって、ナノワイヤの成長及び最終サイズを制御することができる。   Two-step synthesis promotes the radial and axial growth of the nanowires separately, so that the diameter and length of the nanowires can be controlled separately. FIG. 3 is a flow chart showing the two-step preparation of silver nanowires that nucleate and grow from a propylene glycol solution of silver nitrate. Additional components of the reaction include polyvinyl pyrrolidone and tetra-n-butylammonium chloride (TBAC). By controlling the amount and order of silver nitrate addition, the nanowire growth and final size can be controlled.

硝酸銀溶液は、所定の総量の硝酸銀を含み、反応の2つの異なる段階で添加される2つの部分に分割される。分割は、30〜70:70〜30の範囲であり得、好ましくは50:50であり得る。   The silver nitrate solution contains a predetermined total amount of silver nitrate and is divided into two parts that are added at two different stages of the reaction. The division can be in the range of 30-70: 70-30, preferably 50:50.

反応の第1段階においては、全硝酸銀の第1の部分を使用する。さらに、硝酸銀の第1の部分の一部をTBACと一緒に導入する。その結果、反応混合物の初期の銀イオンの濃度は、約0.001から0.025%である。その後、硝酸銀の第1の部分の残りを添加する。反応の第1段階は、典型的には12〜16時間実施される。この段階中に、ナノワイヤは、半径方向と軸方向の両方に成長して形成される。第1段階の最後では、ナノワイヤの長さは最終の所望の長さよりも短いが、ナノワイヤの直径はその最終寸法にかなり近い。   In the first stage of the reaction, a first portion of total silver nitrate is used. In addition, a portion of the first portion of silver nitrate is introduced with the TBAC. As a result, the initial silver ion concentration of the reaction mixture is about 0.001 to 0.025%. Thereafter, the remainder of the first portion of silver nitrate is added. The first stage of the reaction is typically carried out for 12-16 hours. During this stage, nanowires are grown and formed both radially and axially. At the end of the first stage, the length of the nanowire is shorter than the final desired length, but the nanowire diameter is much closer to its final dimension.

反応の第2段階においては、硝酸銀の第2の部分がある期間にわたって徐々に添加され、その間、反応溶液中の銀イオンの濃度はほぼ一定であり、0.1%w/w未満である。第2段階中、主なワイヤ成長は軸方向である一方、半径方向の成長は効果的に減速され、又は停止さえされる。   In the second stage of the reaction, a second portion of silver nitrate is gradually added over a period of time, during which the concentration of silver ions in the reaction solution is approximately constant and less than 0.1% w / w. During the second phase, the main wire growth is axial, while the radial growth is effectively slowed down or even stopped.

2段階の総反応時間は約24時間である。反応は脱イオン(DI)水でクエンチすることができ、その時点で、すべての方向の成長が停止する。   The total reaction time for the two stages is about 24 hours. The reaction can be quenched with deionized (DI) water, at which point growth in all directions stops.

反応の間ずっと、反応混合物は、好ましくは、不活性雰囲気中で維持される。不活性ガスは、貴ガス(例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン又はキセノン)、又は窒素などの他の不活性ガス、又は不活性ガス混合物、又は複合ガスであってよい。典型的には、反応器は、最初に、不活性ガスで所定時間パージされる。パージは、反応の間ずっと継続される。パージに関するより詳細な説明は、参考としてその全体を本明細書に援用する、同時係属中の共同所有された米国特許出願第61/275,093号に見いだすことができる。   Throughout the reaction, the reaction mixture is preferably maintained in an inert atmosphere. The inert gas may be a noble gas (eg, helium, neon, argon, krypton or xenon), or other inert gas such as nitrogen, or an inert gas mixture, or a composite gas. Typically, the reactor is first purged with an inert gas for a predetermined time. Purging continues throughout the reaction. A more detailed description of purging can be found in co-pending and co-owned US patent application 61 / 275,093, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

したがって、一実施形態は、金属塩と還元剤を含む反応溶液から金属ナノワイヤを成長させる工程を包含する方法であって、成長させる工程が、
反応溶液中の金属塩と還元剤の第1の部分を第1の時間反応させる工程、及び
反応溶液中の金属塩の0.1%w/w未満のほぼ一定の濃度を維持しながら、金属塩の第2の部分を第2の時間にわたって徐々に添加する工程
を包含する、方法を提供する。
Accordingly, one embodiment is a method comprising growing metal nanowires from a reaction solution comprising a metal salt and a reducing agent, the growing step comprising:
Reacting the metal salt in the reaction solution with the first portion of the reducing agent for a first time, and maintaining a substantially constant concentration of less than 0.1% w / w of the metal salt in the reaction solution A method is provided that includes gradually adding a second portion of salt over a second time period.

更なる実施形態は、金属ナノワイヤが銀ナノワイヤであり、金属塩が硝酸銀であり、還元剤がプロピレングリコール又はエチレングリコールであることを規定する。   A further embodiment provides that the metal nanowire is a silver nanowire, the metal salt is silver nitrate, and the reducing agent is propylene glycol or ethylene glycol.

更なる一実施形態は、金属塩の第1の部分と第2の部分がほぼ等量であることを規定する。   A further embodiment provides that the first and second portions of the metal salt are approximately equal.

別の一実施形態は、第1の時間中に、金属塩の第1の部分の一部がアンモニウム塩(T
BAC)と一緒にまず添加され、続いて金属塩の第1の部分の残りが添加されることを規定する。一部の実施形態においては、該一部は、全金属塩の約0.6%、反応混合物中の金属イオンの約0.001から0.025%w/wである。
Another embodiment is that during the first time, a portion of the first portion of the metal salt is an ammonium salt (T
BAC) is added first, followed by the remainder of the first portion of the metal salt. In some embodiments, the portion is about 0.6% of the total metal salt and about 0.001 to 0.025% w / w of metal ions in the reaction mixture.

ナノワイヤ(例えば、銀ナノワイヤ)を上記2段階合成に関連して記述したが、別の導電性材料のナノワイヤも同様に調製できることを理解すべきである。別の金属材料は、元素金属(例えば、遷移金属)又は金属化合物(例えば、金属酸化物)であり得る。金属材料は、2種類以上の金属を含むバイメタル材料又は金属アロイであってもよい。適切な金属としては、銀、金、銅、ニッケル、金めっきされた銀、白金及びパラジウムが挙げられるが、それだけに限定されない。   Although nanowires (eg, silver nanowires) have been described in connection with the above two-step synthesis, it should be understood that nanowires of other conductive materials can be similarly prepared. Another metallic material can be an elemental metal (eg, a transition metal) or a metal compound (eg, a metal oxide). The metal material may be a bimetal material or metal alloy containing two or more kinds of metals. Suitable metals include, but are not limited to, silver, gold, copper, nickel, gold plated silver, platinum and palladium.

薄膜調製
種々の実施形態においては、本明細書に記載の透明導体は、「インク組成物」とも称されるナノ構造体の分散系から成形された薄膜である。
Thin Film Preparation In various embodiments, the transparent conductor described herein is a thin film formed from a dispersion of nanostructures, also referred to as an “ink composition”.

金属ナノワイヤを堆積させるための典型的なインク組成物は、重量で、界面活性剤0.0025%から0.1%(例えば、好ましい範囲は、Zonyl(登録商標)FSO−100の場合0.0025%から0.05%であり、又は0.005%から0.025%のTriton X−100)、粘度調整剤0.02%から4%(例えば、好ましい範囲は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)の場合0.02%から0.5%)、
0.01から1.5%の金属ナノワイヤ、及び94.5%から99.0%の(他の構成要素を分散又は懸濁させる)流体を含む。
A typical ink composition for depositing metal nanowires is 0.0025% to 0.1% surfactant by weight (eg, the preferred range is 0.0025 for Zonyl® FSO-100). % To 0.05%, or 0.005% to 0.025% Triton X-100), viscosity modifier 0.02% to 4% (for example, the preferred range is hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) From 0.02% to 0.5%)
0.01 to 1.5% metal nanowires and 94.5% to 99.0% fluid (dispersing or suspending other components).

種々の実施形態においては、銀ナノワイヤのインク組成物は、0.1%から0.2%の銀ナノワイヤ、0.2から0.4%の高純度HPMC、及び0.005%から0.025%のTriton X−100を含む。HPMCを精製する方法は、参考としてその全体を本明細書に援用する、同時係属中の共同所有された米国特許出願第61/175,745号に記載されている。   In various embodiments, the silver nanowire ink composition comprises 0.1% to 0.2% silver nanowires, 0.2 to 0.4% high purity HPMC, and 0.005% to 0.025. % Triton X-100. Methods for purifying HPMC are described in co-pending and co-owned US patent application 61 / 175,745, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

適切な界面活性剤の代表例としては、ZONYL(登録商標)FSN、ZONYL(登録商標)FSO、ZONYL(登録商標)FSA、ZONYL(登録商標)FSH(DuPont Chemicals、Wilmington、DE)を含めたZONYL(登録商標)界面活性剤、およびNOVEC(商標)(3M、St.Paul、MN)などのフッ素系界面活性剤が挙げられる。別の例示的な界面活性剤としては、アルキルフェノールエトキシラート系非イオン界面活性剤が挙げられる。好ましい界面活性剤としては、例えば、TRITON(商標)(x100、x114、x45)などのオクチルフェノールエトキシラート、及びTERGITOL(商標)(Dow Chemical Company、Midland MI)などのノニルフェノールエトキシラートが挙げられる。更なる例示的な非イオン界面活性剤としては、DYNOL(登録商標)(604、607)(Air Products and Chemicals,Inc.、Allentown、PA)などのアセチレン系界面活性剤、及びn−ドデシルβ−D−マルトシドが挙げられる。   Representative examples of suitable surfactants include ZONYL (R) FSN, ZONYL (R) FSO, ZONYL (R) FSA, ZONYL (R) FSH (DuPont Chemicals, Wilmington, DE). (Registered trademark) surfactants, and fluorine-based surfactants such as NOVEC ™ (3M, St. Paul, MN). Another exemplary surfactant includes alkylphenol ethoxylate-based nonionic surfactants. Preferred surfactants include, for example, octylphenol ethoxylates such as TRITON ™ (x100, x114, x45), and nonylphenol ethoxylates such as TERGITOL ™ (Dow Chemical Company, Midland MI). Further exemplary nonionic surfactants include acetylenic surfactants such as DYNOL® (604, 607) (Air Products and Chemicals, Inc., Allentown, Pa.), And n-dodecyl β- D-maltoside is mentioned.

適切な粘度調整剤の例としては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、メチルセルロース、キサンタンガム、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースが挙げられる。適切な流体の例としては、水及びイソプロパノールが挙げられる。   Examples of suitable viscosity modifiers include hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), methylcellulose, xanthan gum, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose. Examples of suitable fluids include water and isopropanol.

したがって、一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、導電性ナノ構造体の99%超が長さ55μm以下である、インク組成物を提供する。   Accordingly, one embodiment provides an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein more than 99% of the conductive nanostructures are 55 μm or less in length.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、導電性ナノ構造体の99%超が長さ45μm以下である、インク組成物を提供する。   A further embodiment provides an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein more than 99% of the conductive nanostructures are 45 μm or less in length.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から50μmである、インク組成物を提供する。   A further embodiment provides an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein more than 95% of the conductive nanostructures are about 5 to 50 μm in length.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から30μmである、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 5 to 30 μm in length A composition is provided.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均長さが約10〜22μmである、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the average length of conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 is about 10-22 μm. I will provide a.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均平方長さが約120〜400μmである、インク組成物を提供する。 Another embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the average square length of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 is about 120-400 μm 2. A composition is provided.

別の一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径55nm以下である、インク組成物を提供する。   Another embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of 55 nm or less. provide.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径45nm以下である、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are 45 nm or less in diameter. provide.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約15から50nmである、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of about 15 to 50 nm. Offer things.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約20から40nmである、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 20 to 40 nm in diameter. Offer things.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均直径が約26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲である、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have an average diameter of about 26-32 nm and a standard deviation of 4 An ink composition is provided that is in the range of -6 nm.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均直径が約29nmであり、標準偏差が4〜5nmの範囲である、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have an average diameter of about 29 nm and a standard deviation of 4-5 nm. Ink compositions that are in the range are provided.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ55μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径55nm以下である、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are 55 μm or less in length and the aspect ratio is An ink composition is provided wherein greater than 99% of the conductive nanostructures that are at least 10 have a diameter of 55 nm or less.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ45μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径45nm以下である、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are 45 μm or less in length and the aspect ratio is An ink composition is provided wherein greater than 99% of the conductive nanostructures that are at least 10 are 45 nm in diameter or less.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から50μmであり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が直径約15から50nmである、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 5 to 50 μm in length, An ink composition is provided wherein greater than 95% of the conductive nanostructures having a ratio of at least 10 are about 15 to 50 nm in diameter.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から30μmであり、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の95%超が長さ約20から40nmである、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 5 to 30 μm in length, An ink composition is provided wherein greater than 95% of the conductive nanostructures having a ratio of at least 10 are about 20 to 40 nm in length.

更なる一実施形態は、複数の導電性ナノ構造体を含むインク組成物であって、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均長さが約10〜22μmであり、さらに、アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の平均直径が約26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲である、インク組成物を提供する。   A further embodiment is an ink composition comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the average length of conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 is about 10-22 μm, and the aspect An ink composition is provided wherein the conductive nanostructures having a ratio of at least 10 have an average diameter of about 26-32 nm and a standard deviation in the range of 4-6 nm.

更なる実施形態は、上記実施形態の各々において、ナノ構造体が金属ナノワイヤ(例えば、銀ナノワイヤ)であることを規定する。   Further embodiments define in each of the above embodiments that the nanostructure is a metal nanowire (eg, a silver nanowire).

インク組成物は、基体上に形成される最終導電膜の充填密度の指標である、全ナノ構造体(例えば、ナノワイヤ)の所望の濃度に基づいて調製することができる。   The ink composition can be prepared based on the desired concentration of total nanostructures (eg, nanowires), which is an indicator of the packing density of the final conductive film formed on the substrate.

基体は、その上にナノワイヤが堆積する任意の材料であり得る。基体は、剛直でも柔軟でもよい。好ましくは、基体も光学的に透明であり、すなわち、材料の光透過率は可視領域(400nm〜700nm)で少なくとも80%である。   The substrate can be any material on which the nanowires are deposited. The substrate may be rigid or flexible. Preferably, the substrate is also optically transparent, i.e. the light transmittance of the material is at least 80% in the visible region (400 nm to 700 nm).

剛直基体の例としては、ガラス、ポリカーボネート、アクリルなどが挙げられる。特に、アルカリを含まないガラス(例えば、ホウケイ酸塩)、低アルカリガラス、ゼロ膨張ガラス−セラミックなどの特殊ガラスを使用することができる。特殊ガラスは、特に、液晶ディスプレイ(LCD)を含めた薄いパネルディスプレイシステムに適している。   Examples of rigid substrates include glass, polycarbonate, acrylic and the like. In particular, special glasses such as glass containing no alkali (for example, borosilicate), low alkali glass, and zero-expansion glass-ceramic can be used. Special glass is particularly suitable for thin panel display systems including liquid crystal displays (LCDs).

柔軟な基体の例としては、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエステルナフタラート及びポリカーボネート)、ポリオレフィン(例えば、直鎖状、分枝状及び環式ポリオレフィン)、ポリビニル(例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアセタール、ポリスチレン、ポリアクリラートなど)、セルロースエステルベース(例えば、三酢酸セルロース、酢酸セルロース)、ポリエーテルスルホンなどのポリスルホン、ポリイミド、シリコーン及び他の従来の高分子膜が挙げられるが、それだけに限定されない。   Examples of flexible substrates include polyesters (eg, polyethylene terephthalate (PET), polyester naphthalates and polycarbonates), polyolefins (eg, linear, branched and cyclic polyolefins), polyvinyls (eg, polyvinyl chloride). , Polyvinylidene chloride, polyvinyl acetal, polystyrene, polyacrylate, etc.), cellulose ester bases (eg, cellulose triacetate, cellulose acetate), polysulfones such as polyethersulfone, polyimides, silicones and other conventional polymer membranes But is not limited to that.

インク組成物は、例えば、同時係属中の米国特許出願第11/504,822号に記載の方法によって、基体上に堆積させることができる。   The ink composition can be deposited on a substrate, for example, by the method described in co-pending US patent application Ser. No. 11 / 504,822.

スピンコーティングは、均一膜を基体上に堆積させる典型的な技術である。充填量、回転速度及び時間を制御することによって、種々の厚さの薄膜を形成することができる。懸濁流体の粘度および剪断挙動、ならびにナノワイヤ間の相互作用が、堆積したナノワイヤの分布及び相互接続性に影響を及ぼし得ることが理解される。   Spin coating is a typical technique for depositing a uniform film on a substrate. By controlling the filling amount, rotation speed and time, thin films having various thicknesses can be formed. It will be appreciated that the viscosity and shear behavior of the suspending fluid, as well as the interactions between the nanowires, can affect the distribution and interconnectivity of the deposited nanowires.

例えば、本明細書に記載のインク組成物は、ガラス基体上に400〜2000rpmの速度で60秒間、加速度1000rpm/sでスピンコートすることができる。薄膜は、さらに、50℃90秒及び140℃90秒の焼付けを含めて、ある後処理に供することができる。加熱を伴うか又は非加熱の圧力処理を更に利用して、最終膜仕様を調節することができる。   For example, the ink composition described herein can be spin coated onto a glass substrate at a speed of 400-2000 rpm for 60 seconds at an acceleration of 1000 rpm / s. The thin film can be further subjected to some post-treatment, including baking at 50 ° C. for 90 seconds and 140 ° C. for 90 seconds. Further, pressure treatment with or without heating can be further utilized to adjust the final membrane specification.

当業者には理解されるように、他の堆積技術、例えば、狭い流路によって計量された沈降流動、ダイ流動、傾斜上の流動、スリットコーティング、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティング、ビーズコーティング、浸漬コーティング、スロットダイコーティングなどを使用することができる。印刷技術を使用して、パターンを用いても用いなくても、インク組成物を基体に直接印刷することもできる。例えば、インクジェット、フレキソ印刷及びスクリーン印刷を使用することができる。   As will be appreciated by those skilled in the art, other deposition techniques such as sedimentation flow metered by narrow channels, die flow, flow over gradients, slit coating, gravure coating, micro gravure coating, bead coating, dip coating Slot die coating, etc. can be used. Printing techniques can be used to print the ink composition directly on the substrate, with or without a pattern. For example, ink jet, flexographic printing and screen printing can be used.

ナノワイヤサイズ測定
ナノ構造体(例えば、ナノワイヤ)の長さ及び幅並びにその数は、顕微鏡法と(例えば、Clemex Technologies Inc(Quebec、Canada)から入手可能な)ソフトウェア支援画像解析の組合せによって測定し、数えることができる。測定及び計数に用いる技術にかかわらず、光学系、カメラ、及び画像解析ソフトウェアを含めた顕微鏡システムは、National Institute Standards and Technology(NIST)の追跡可能な標準を使用して規則的間隔で検証及び/又は較正すべきである。
Nanowire sizing The length and width of nanostructures (eg, nanowires) and their numbers are measured by a combination of microscopy and software-assisted image analysis (eg, available from Cremex Technologies Inc (Quebec, Canada)) Can count. Regardless of the technique used for measurement and counting, microscope systems, including optics, cameras, and image analysis software, are validated and / or regularly spaced using National Institutes Standards and Technology (NIST) traceable standards. Or it should be calibrated.

高分解能デジタルカメラを備えた光学顕微鏡(例えば、Olympus BX51)、Clemex stage、及びClemex Analysisソフトウェアを使用して、ナノワイヤの拡大像を測定することができる。   A magnified image of the nanowire can be measured using an optical microscope (eg, Olympus BX51) equipped with a high resolution digital camera, Cremex stage, and Cremex analysis software.

顕微鏡の照明は、背景に対してナノ構造体のコントラストを強調するように各ナノ構造体が明瞭に照射され、その結果、画像解析ソフトウェアがナノ構造体を正確に認識及び測定することができるように調節すべきである。例えば、顕微鏡は、暗視野に設定することができ、モニター上の画像に500倍の拡大で焦点を合わせる。モニター上の各フレームは、膜上の258μm×193μmの領域を表すように設定することができる。   Microscope illumination clearly illuminates each nanostructure to enhance the contrast of the nanostructure against the background so that the image analysis software can accurately recognize and measure the nanostructure Should be adjusted to. For example, the microscope can be set to dark field and focus on the image on the monitor at 500x magnification. Each frame on the monitor can be set to represent a 258 μm × 193 μm area on the membrane.

ワイヤ密度は、ワイヤの大多数が互いに分離し、重ならないようにすべきである。1フレーム当たり25本以下(又はより典型的には40本以下)のワイヤが存在すると、重なりを管理又は最小化することができる。重なったワイヤの発生率を低下させるために、ナノワイヤの初期希釈分散系を更に希釈することができる。ワイヤの密度が低すぎる場合(1フレーム当たり5本未満)、出発ナノワイヤ分散系のナノワイヤ濃度を増加させるべきである。画像の縁に接触した、又は画像の縁で切られたナノワイヤは、画像解析ソフトウェアを使用して測定から自動的に除外される。さらに、明るい物体、例えば、アスペクト比10未満のナノ構造体は、測定及び計数から除外される。   The wire density should be such that the majority of the wires are separated from each other and do not overlap. If there are 25 or fewer (or more typically 40 or fewer) wires per frame, overlap can be managed or minimized. In order to reduce the incidence of overlapped wires, the initial dilution dispersion of nanowires can be further diluted. If the density of the wire is too low (less than 5 per frame), the nanowire concentration of the starting nanowire dispersion should be increased. Nanowires that touch or are cut at the edge of the image are automatically excluded from the measurement using image analysis software. In addition, bright objects, such as nanostructures with an aspect ratio of less than 10, are excluded from measurement and counting.

例えば、ナノワイヤの集団の長さを測定するために、イソプロパノール中の金属ナノワイヤの初期希釈分散系(約0.001wt%金属)を2インチ×2インチの清浄ガラス片に1000rpmで30秒間スピンコートすることができる。膜はその後乾燥される。   For example, to measure the length of a population of nanowires, an initial diluted dispersion of metal nanowires (about 0.001 wt% metal) in isopropanol is spin coated onto a 2 inch x 2 inch piece of clean glass at 1000 rpm for 30 seconds. be able to. The membrane is then dried.

ナノワイヤの長さは、Clemexソフトウェアを用いて特別なルーチン又はプログラムを開始することによって測定することができる。   The length of the nanowire can be measured by initiating a special routine or program using the Cremex software.

Figure 0006389856
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プログラムが144フレームを通過すると長さが自動的に測定される。測定終了後、Clemexソフトウェアは、(平均長さ、標準偏差、平均平方長さ、及び値域ごとにまとめられた長さ分布を含めて)重要なデータすべてを含む統計学的報告書を作成する。結果を受け取るためには、総ワイヤ計数は800〜6000ワイヤとすべきである。ワイヤ計数がこの範囲外である場合、初期ナノワイヤ分散系を希釈調節して試験を繰り返さなければならない。本明細書で考察したように、明るい物体、例えば、アスペクト比10未満のナノ構造体は、計数から除外される。
Figure 0006389856
The length is automatically measured as the program passes 144 frames. After the measurement is complete, the Cremex software generates a statistical report that includes all the important data (including the average length, standard deviation, average square length, and length distribution organized by range). To receive results, the total wire count should be between 800 and 6000 wires. If the wire count is outside this range, the test must be repeated with the initial nanowire dispersion diluted. As discussed herein, bright objects, such as nanostructures with an aspect ratio of less than 10, are excluded from counting.

ナノワイヤの幅は、走査型電子顕微鏡(SEM)によって測定される。   The width of the nanowire is measured by a scanning electron microscope (SEM).

試料を調製するために、メタノール中の希釈ナノワイヤ分散系を数滴(約0.05wt%金属)、清浄アルミニウムSEM試料ステージに添加する。メタノールを乾燥させ、更なる量のメタノールで試料を数回リンスして、ナノワイヤから有機残渣を除去する。試料を乾燥後、SEM機器(例えば、NISTの追跡可能な標準を使用して規則的間隔で検証及び/又は較正されたHitachi S−4700SEM)に挿入する。   To prepare the sample, a few drops (about 0.05 wt% metal) of the diluted nanowire dispersion in methanol are added to the clean aluminum SEM sample stage. The methanol is dried and the sample is rinsed several times with additional amounts of methanol to remove organic residues from the nanowires. Samples are dried and then inserted into an SEM instrument (eg, a Hitachi S-4700 SEM that has been verified and / or calibrated at regular intervals using NIST traceable standards).

SEMビーム加速電圧を約10.0kVに設定する。典型的には、60Kから80Kの8枚以上のSEM写真を撮影する。少なくとも150本のワイヤの測定のために十分な写真を撮影すべきである(典型的には6〜10枚の写真)。   The SEM beam acceleration voltage is set to about 10.0 kV. Typically, 8 or more SEM photographs from 60K to 80K are taken. Sufficient photos should be taken to measure at least 150 wires (typically 6-10 photos).

正確な測定及び分析のために、ナノワイヤは、薄層中で互いに分離し、有機残渣を含まないべきである。さらに、画像は、十分焦点を合わせるべきである。   For accurate measurement and analysis, the nanowires should be separated from each other in a thin layer and free of organic residues. Furthermore, the image should be well focused.

SEM画像が得られた後、特別な分析ルーチンでプログラムされたClemex Image Analysisソフトウェアに写真をアップロードする。   After the SEM image is obtained, the photo is uploaded to the Cremex Image Analysis software programmed with a special analysis routine.

Figure 0006389856
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幅を測定するために、画像中のナノワイヤすべての輪郭をまず自動的に強調する。使用者は、各画像の相対グレー閾値を手作業で調節して、ナノワイヤが分析前に正確に強調されるのを確実にすることができる。使用者は、測定すべき個々のワイヤを選択し、標識することもできる。次いで、Clemexソフトウェア(又は別の適切なソフトウェアツール)は、全分析データを収集し、(平均直径及び標準偏差、平均平方直径、並びに値域ごとにまとめられた直径分布を含めて)重要なデータすべてを含む統計学的報告書を作成する。
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To measure the width, the outline of all nanowires in the image is first automatically enhanced. The user can manually adjust the relative gray threshold of each image to ensure that the nanowire is accurately highlighted before analysis. The user can also select and label individual wires to be measured. The Cremex software (or another appropriate software tool) then collects all the analytical data, including all important data (including mean diameter and standard deviation, mean square diameter, and diameter distribution organized by range). Create a statistical report that includes

本明細書に記載の種々の実施形態を以下の非限定的例によって更に説明する。   Various embodiments described herein are further illustrated by the following non-limiting examples.

(実施例1)
銀ナノワイヤの多段階合成
あるサイズ分布プロファイルに従う銀ナノワイヤを2段階プロセスで合成した。
Example 1
Multi-step synthesis of silver nanowires Silver nanowires according to a certain size distribution profile were synthesized in a two-step process.

硝酸銀(AgNO)6グラムをプロピレングリコール37グラムに混合して(14%w/w)、AgNO溶液をまず調製した。 An AgNO 3 solution was first prepared by mixing 6 grams of silver nitrate (AgNO 3 ) with 37 grams of propylene glycol (14% w / w).

プロピレングリコール445グラム及びポリビニルピロリドン7.2グラムを反応器に添加し、次いで90℃に加熱した。反応器中の混合物を90℃で安定化させた後、反応器の上部空間の雰囲気を窒素で少なくとも5分間パージした後、硝酸銀を添加する。   445 grams of propylene glycol and 7.2 grams of polyvinyl pyrrolidone were added to the reactor and then heated to 90 ° C. After the mixture in the reactor has stabilized at 90 ° C., the atmosphere in the reactor headspace is purged with nitrogen for at least 5 minutes before silver nitrate is added.

反応の第1段階においては、全硝酸銀の半分を使用した。したがって、加熱された反応器に硝酸銀溶液0.6%及びプロピレングリコール中の塩化テトラ−n−ブチルアンモニウム水和物1.18グラム(10%溶液)を順次添加し、続いて硝酸銀溶液49.4%を添加した。反応を12〜16時間実施した。   In the first stage of the reaction, half of the total silver nitrate was used. Accordingly, 0.6% silver nitrate solution and 1.18 grams of tetra-n-butylammonium chloride hydrate in propylene glycol (10% solution) were sequentially added to the heated reactor, followed by 49.4 silver nitrate solution. % Was added. The reaction was carried out for 12-16 hours.

反応の第2段階においては、軸方向の成長が支配的である一方、半径方向の成長は効果的に抑止された。ほぼ一定の濃度の銀イオンを(8時間にわたって)維持しながら硝酸銀溶液の残りの50%を徐々に添加した。反応を最高で合計24時間実施し、その間窒素パージを継続した。反応終了時、反応混合物を脱イオン(DI)水100グラムでクエンチした。   In the second stage of the reaction, axial growth was dominant, while radial growth was effectively inhibited. The remaining 50% of the silver nitrate solution was gradually added while maintaining an approximately constant concentration of silver ions (over 8 hours). The reaction was run for a total of up to 24 hours, during which time a nitrogen purge was continued. At the end of the reaction, the reaction mixture was quenched with 100 grams of deionized (DI) water.

反応は、周囲光中で(標準)、又は生成した銀ナノワイヤの光誘発性分解を最小化する暗所で、実施することができる。   The reaction can be carried out in ambient light (standard) or in the dark that minimizes light-induced degradation of the resulting silver nanowires.

(実施例2)
銀ナノワイヤの精製
実施例1の粗生成物は、粗製液体(例えば、反応溶媒、DI水、反応副生物)、及び生成したナノワイヤを含んだ。少量のナノ粒子及びナノロッドも存在した。
(Example 2)
Purification of silver nanowires The crude product of Example 1 contained a crude liquid (eg, reaction solvent, DI water, reaction by-products) and the resulting nanowires. A small amount of nanoparticles and nanorods were also present.

粗生成物を閉鎖沈降容器に収集し、4から20日間沈降させた。沈降後、粗生成物は上清と沈降物に分離した。沈降物は銀ナノワイヤを主に含み、粗製液体、ナノロッド及びナノ粒子は上清中に残った。   The crude product was collected in a closed sedimentation vessel and allowed to settle for 4 to 20 days. After sedimentation, the crude product was separated into supernatant and sediment. The sediment mainly contained silver nanowires and the crude liquid, nanorods and nanoparticles remained in the supernatant.

上清を除去し、沈降物をDI水に再懸濁させ、揺動テーブル上で揺り動かして混合を促進した。最終再懸濁のために、ピペット操作を繰り返した。   The supernatant was removed and the sediment was resuspended in DI water and rocked on a rocking table to facilitate mixing. Pipetting was repeated for final resuspension.

図4に直径分布に対する精製の効果を示す。粗製ナノワイヤと精製ナノワイヤのどちらも実質的に正規分布に従う。精製プロセスは、直径15nm以下のほぼすべてのナノワイヤを除去した。さらに、精製ナノワイヤは、直径の平均値前後の広がり又は変動がより小さい。   FIG. 4 shows the effect of purification on the diameter distribution. Both crude and purified nanowires follow a substantially normal distribution. The purification process removed almost all nanowires with a diameter of 15 nm or less. Furthermore, purified nanowires have less spread or variation around the average diameter.

(実施例3)
長さ分布の測定
3バッチの銀ナノワイヤを実施例1及び2によって調製し、精製した。ナノワイヤ試料を各バッチから無作為に収集した。各試料のナノワイヤ長さを、本明細書に記載のように、光学顕微鏡及びClemexソフトウェアを使用して測定し、分析した。表1は、3バッチで調製されたナノワイヤのサイズ分布を示す。
(Example 3)
Measurement of Length Distribution Three batches of silver nanowires were prepared and purified according to Examples 1 and 2. Nanowire samples were randomly collected from each batch. The nanowire length of each sample was measured and analyzed using an optical microscope and Cremex software as described herein. Table 1 shows the size distribution of nanowires prepared in 3 batches.

Figure 0006389856
さらに、図5は、3バッチの銀ナノワイヤのサイズ分布プロファイルを対数正規分布として示す。再現性のあるサイズ分布プロファイルが、本明細書に記載の合成及び精製プロセスに従って調製されたナノワイヤにおいて得られたことが実証された。
Figure 0006389856
Further, FIG. 5 shows the size distribution profile of three batches of silver nanowires as a lognormal distribution. It has been demonstrated that a reproducible size distribution profile was obtained in nanowires prepared according to the synthesis and purification processes described herein.

長さの統計を表2に要約する。   Length statistics are summarized in Table 2.

Figure 0006389856
(実施例4)
直径分布の測定
ナノワイヤ試料を各バッチから無作為に収集して、その直径分布を測定した。各試料のナノワイヤ幅を、本明細書に記載のように、SEM及びClemexソフトウェアを使用して測定し、分析した。表3は、3つの異なるバッチで調製されたナノワイヤの直径分布を示す。
Figure 0006389856
(Example 4)
Measurement of Diameter Distribution Nanowire samples were randomly collected from each batch and their diameter distribution was measured. The nanowire width of each sample was measured and analyzed using SEM and Cremex software as described herein. Table 3 shows the diameter distribution of nanowires prepared in three different batches.

Figure 0006389856
さらに、図6は、3バッチの銀ナノワイヤの直径分布プロファイルを正規分布、すなわちガウス分布として示す。再現性のある直径分布プロファイルが、本明細書に記載の合成及び精製プロセスに従って調製されたナノワイヤにおいて得られたことが実証された。
Figure 0006389856
Furthermore, FIG. 6 shows the diameter distribution profile of three batches of silver nanowires as a normal distribution, ie a Gaussian distribution. It was demonstrated that a reproducible diameter distribution profile was obtained in nanowires prepared according to the synthesis and purification processes described herein.

標準偏差を含めた直径の統計を表4に要約する。   Diameter statistics including standard deviations are summarized in Table 4.

Figure 0006389856
(実施例5)
透明導体の調製
実施例1及び2によって調製された銀ナノワイヤの各バッチから、重量で、0.1〜0.2%銀ナノワイヤ、0.2〜0.4%高純度HPMC、及び0.005〜0.025%Triton X−100のDI水溶液を含むようにインク組成物を製剤化した。次いで、インク組成物をガラス基体にスピンコートして薄膜を形成した。より具体的には、試料を速度400から2000rpmで60秒、加速度1000rpm/sでスピンコートした。続いて、膜を50℃で90秒、続いて140℃で90秒焼付けした。
Figure 0006389856
(Example 5)
Transparent Conductor Preparation From each batch of silver nanowires prepared according to Examples 1 and 2, 0.1 to 0.2% silver nanowires, 0.2 to 0.4% high purity HPMC, and 0.005 by weight. The ink composition was formulated to contain a 0.025% Triton X-100 DI aqueous solution. Next, the ink composition was spin coated on a glass substrate to form a thin film. More specifically, the sample was spin coated at a speed of 400 to 2000 rpm for 60 seconds and an acceleration of 1000 rpm / s. Subsequently, the membrane was baked at 50 ° C. for 90 seconds, followed by 140 ° C. for 90 seconds.

充填量、回転速度及び時間を調節することによって、各バッチのインク組成物に基づく一連の薄膜を調製した。   A series of thin films based on each batch of ink composition were prepared by adjusting the loading, rotational speed and time.

(実施例6)
透明導体仕様
各バッチの薄膜の抵抗、透過率及び曇価データを表5〜7に要約する。裸ガラスの曇価及び透過率(0.04%H及び透過率93.4%)を減算しなかった。
(Example 6)
Transparent Conductor Specifications The resistance, transmittance and haze data for each batch of thin film are summarized in Tables 5-7. The haze and transmittance (0.04% H and transmittance 93.4%) of the bare glass were not subtracted.

Figure 0006389856
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膜はすべて曇価が1.5%未満であり、高い透過率及び導電率を維持した。特に、曇価0.4%未満及び抵抗350オーム/sq未満の膜が得られた。
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All films had a haze value of less than 1.5% and maintained high transmission and conductivity. In particular, a film having a haze value of less than 0.4% and a resistance of less than 350 ohm / sq was obtained.

さらに、図7は、薄膜の曇価と抵抗の逆相関を示す。抵抗が増加するにつれ(すなわち、より少数のナノワイヤが存在すると)、散乱の低下に起因して曇価が低下することが認められ得る。   Furthermore, FIG. 7 shows an inverse correlation between the haze value and resistance of the thin film. It can be seen that as the resistance increases (ie, in the presence of fewer nanowires), the haze value decreases due to the reduced scattering.

図8は、薄膜の透過率と抵抗の正相関を示す。抵抗が増加するにつれ(すなわち、より少数のナノワイヤが存在すると)、透過率が増加することが認められ得る。   FIG. 8 shows a positive correlation between the transmittance of the thin film and the resistance. It can be seen that the transmission increases as the resistance increases (ie, there are fewer nanowires).

(実施例7)
透明導体の光学的及び電気的性質の評価
本明細書に記載の方法によって調製された透明導電膜を評価して、その光学的及び電気的性質を確定した。
(Example 7)
Evaluation of optical and electrical properties of transparent conductors Transparent conductive films prepared by the methods described herein were evaluated to determine their optical and electrical properties.

光透過率データは、ASTM D1003の方法によって得られた。曇価をBYK Gardner Haze−gard Plusを用いて測定した。シート抵抗をFluke 175 True RMS Multimeter又は非接触抵抗計Delcomモデル717Bコンダクタンスモニターを使用して測定した。より典型的な装置は、(例えば、Keithley Instrumentsによる)抵抗測定用4点プローブシステムである。   Light transmittance data was obtained by the method of ASTM D1003. The haze was measured using a BYK Gardner Haze-gard Plus. Sheet resistance was measured using a Fluke 175 True RMS Multimeter or a non-contact ohmmeter Delcom model 717B conductance monitor. A more typical device is a four-point probe system for resistance measurement (eg, by Keithley Instruments).

裸基体の曇価及び透過率(例えば、ガラスの場合、曇価0.04%及び透過率93.4%)は、典型的には測定値に含まれた。   The haze and transmittance of the bare substrate (eg, for glass, haze of 0.04% and transmittance of 93.4%) were typically included in the measurements.

ナノワイヤの相互接続性、及び基体の面積率は、光学又は走査型電子顕微鏡下で観察することもできる。   The interconnectivity of the nanowires and the area ratio of the substrate can also be observed under an optical or scanning electron microscope.

本明細書で参照され、かつ/又は出願データシートに列挙された、上記米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願及び非特許刊行物のすべてを参考としてその全体を本明細書に援用する。   All of the above U.S. patents, U.S. patent application publications, U.S. patent applications, foreign patents, foreign patent applications and non-patent publications referenced herein and / or listed in the application data sheet. This is incorporated herein.

上記のことから、本発明の特定の実施形態を説明のために本明細書に記載したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに種々の改変を成し得ることが理解されるであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲による以外は限定されない。
本発明の好ましい実施形態によれば、例えば、以下が提供される。
(項1)
複数の導電性ナノ構造体を含む透明導体であって、前記透明導体の曇価が1.5%未満であり、光透過率が90%を超え、シート抵抗が350オーム/スクエア未満である、透明導体。
(項2)
前記シート抵抗が50オーム/スクエア未満である、上記項1に記載の透明導体。
(項3)
前記曇価が0.5%未満である、上記項1に記載の透明導体。
(項4)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が長さ55μm以下である、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項5)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が長さ45μm以下である、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項6)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から50μmである、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項7)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から30μmである、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項8)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均長さが約10〜22μmである、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項9)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均平方長さが約120〜400μmである、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項10)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が直径55nm以下である、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項11)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が直径45nm以下である、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項12)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が直径約15から50nmである、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項13)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が直径約20から40nmである、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項14)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均直径が約26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲である、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項15)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均直径が約29nmであり、標準偏差が4〜5nmの範囲である、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項16)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が長さ55μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が直径55nm以下である、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項17)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から50μmであり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が直径約15から50nmである、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項18)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から30μmであり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が直径約20から40nmである、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項19)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均長さが約10〜22μmであり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均直径が約26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲である、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項20)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が長さ45μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が直径45nm以下である、上記項1から3のいずれかに記載の透明導体。
(項21)
金属塩と還元剤を含む反応溶液から金属ナノワイヤを成長させる工程を包含する方法であって、前記成長させる工程が、
前記反応溶液中の前記金属塩と前記還元剤の第1の部分を第1の時間反応させる工程、及び
前記反応溶液中の前記金属塩の0.1%w/w未満のほぼ一定の濃度を維持しながら、前記金属塩の第2の部分を第2の時間にわたって徐々に添加する工程
を包含する、方法。
(項22)
前記金属ナノワイヤが銀ナノワイヤであり、前記金属塩が硝酸銀であり、前記還元剤がプロピレングリコール又はエチレングリコールである、上記項21に記載の方法。
(項23)
前記反応溶液中の前記金属塩と前記還元剤の第1の半分を前記第1の時間反応させる工程が、
前記金属塩の前記第1の部分の一部をアンモニウム塩と一緒に添加する工程、及び
前記金属塩の前記第1の部分の残りを添加する工程
を包含する、上記項21に記載の方法。
(項24)
アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が長さ55μm以下である、複数の前記導電性ナノ構造体と、
粘度調整剤と、
界面活性剤と、
分散流体と
を含む、インク組成物。
(項25)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が長さ45μm以下である、上記項24に記載のインク組成物。
(項26)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から50μmである、上記項24に記載のインク組成物。
(項27)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から30μmである、上記項26に記載のインク組成物。
(項28)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均長さが約10〜22μmである、上記項24に記載のインク組成物。
(項29)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均平方長さが約120〜400μmである、上記項24に記載のインク組成物。
(項30)
アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超が直径55nm以下である、複数の前記導電性ナノ構造体と、
粘度調整剤と、
界面活性剤と、
分散流体と
を含む、インク組成物。
(項31)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が直径45nm以下である、上記項30に記載のインク組成物。
(項32)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が直径約15から50nmである、上記項30に記載のインク組成物。
(項33)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が直径約20から40nmである、上記項30に記載のインク組成物。
(項34)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均直径が約26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲である、上記項30に記載のインク組成物。
(項35)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均直径が約29nmであり、標準偏差が4〜5nmの範囲である、上記項30に記載のインク組成物。
(項36)
複数の導電性ナノ構造体と、
粘度調整剤と、
界面活性剤と、
分散流体と
を含むインク組成物であって、
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が長さ55μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が直径55nm以下である、インク組成物。
(項37)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から50μmであり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が直径約15から50nmである、上記項36に記載のインク組成物。
(項38)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が長さ約5から30μmであり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超が長さ約20から40nmである、上記項36に記載のインク組成物。
(項39)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均長さが約10〜22μmであり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均直径が約26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲である、上記項36に記載のインク組成物。
(項40)
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が長さ45μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超が直径45nm以下である、上記項36に記載のインク組成物。
From the foregoing, it will be appreciated that, although specific embodiments of the invention have been described herein for purposes of illustration, various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Let's go. Accordingly, the invention is not limited except as by the appended claims.
According to a preferred embodiment of the present invention, for example, the following is provided.
(Claim 1)
A transparent conductor comprising a plurality of conductive nanostructures, wherein the transparent conductor has a haze value of less than 1.5%, a light transmittance of greater than 90%, and a sheet resistance of less than 350 ohms / square; Transparent conductor.
(Section 2)
Item 2. The transparent conductor according to Item 1, wherein the sheet resistance is less than 50 ohm / square.
(Section 3)
Item 2. The transparent conductor according to Item 1, wherein the haze value is less than 0.5%.
(Claim 4)
Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein more than 99% of the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has a length of 55 μm or less.
(Section 5)
Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein more than 99% of the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has a length of 45 μm or less.
(Claim 6)
Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a length of about 5 to 50 μm.
(Claim 7)
Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein more than 95% of the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has a length of about 5 to 30 μm.
(Section 8)
Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average length of about 10 to 22 μm.
(Claim 9)
Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average square length of about 120 to 400 µm 2 .
(Section 10)
Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein more than 99% of the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has a diameter of 55 nm or less.
(Item 11)
Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein more than 99% of the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has a diameter of 45 nm or less.
(Clause 12)
Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of about 15 to 50 nm.
(Section 13)
Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of about 20 to 40 nm.
(Item 14)
Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average diameter of about 26 to 32 nm and a standard deviation in the range of 4 to 6 nm.
(Section 15)
Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average diameter of about 29 nm and a standard deviation in the range of 4 to 5 nm.
(Section 16)
More than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a length of 55 μm or less, and more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of 55 nm or less. Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3.
(Section 17)
More than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 5 to 50 μm in length, and more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 15 to 50 nm in diameter. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein:
(Item 18)
More than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 5 to 30 μm in length, and more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 20 to 40 nm in diameter. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein:
(Section 19)
The conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average length of about 10 to 22 μm, the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average diameter of about 26 to 32 nm, Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3, wherein the deviation is in the range of 4 to 6 nm.
(Section 20)
More than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a length of 45 μm or less, and more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of 45 nm or less. Item 4. The transparent conductor according to any one of Items 1 to 3.
(Item 21)
A method comprising a step of growing metal nanowires from a reaction solution containing a metal salt and a reducing agent, the growing step comprising:
Reacting the metal salt in the reaction solution with a first portion of the reducing agent for a first time; and having a substantially constant concentration of less than 0.1% w / w of the metal salt in the reaction solution. Gradually adding the second portion of the metal salt over a second time while maintaining.
(Item 22)
Item 22. The method according to Item 21, wherein the metal nanowire is a silver nanowire, the metal salt is silver nitrate, and the reducing agent is propylene glycol or ethylene glycol.
(Item 23)
Reacting the metal salt in the reaction solution with the first half of the reducing agent for the first time,
Item 22. The method of Item 21, comprising adding a portion of the first portion of the metal salt together with an ammonium salt and adding the remainder of the first portion of the metal salt.
(Section 24)
A plurality of the conductive nanostructures, wherein more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a length of 55 μm or less;
A viscosity modifier;
A surfactant,
An ink composition comprising a dispersion fluid.
(Claim 25)
Item 25. The ink composition according to Item 24, wherein more than 99% of the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 is 45 μm or less in length.
(Section 26)
Item 25. The ink composition of Item 24, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 5 to 50 μm in length.
(Claim 27)
27. The ink composition of item 26, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 5 to 30 μm in length.
(Item 28)
25. The ink composition according to item 24, wherein the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average length of about 10 to 22 μm.
(Item 29)
25. The ink composition according to item 24, wherein an average square length of the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 is about 120 to 400 μm 2 .
(Section 30)
A plurality of the conductive nanostructures, wherein more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of 55 nm or less;
A viscosity modifier;
A surfactant,
An ink composition comprising a dispersion fluid.
(Claim 31)
Item 31. The ink composition according to Item 30, wherein more than 99% of the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has a diameter of 45 nm or less.
(Item 32)
Item 31. The ink composition of Item 30, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of about 15 to 50 nm.
(Paragraph 33)
Item 31. The ink composition according to Item 30, wherein more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of about 20 to 40 nm.
(Item 34)
Item 31. The ink composition according to Item 30, wherein the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average diameter of about 26 to 32 nm and a standard deviation in the range of 4 to 6 nm.
(Claim 35)
The ink composition according to item 30, wherein the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average diameter of about 29 nm and a standard deviation in the range of 4 to 5 nm.
(Claim 36)
A plurality of conductive nanostructures;
A viscosity modifier;
A surfactant,
An ink composition comprising a dispersion fluid,
More than 99% of the conductive nanostructures with an aspect ratio of at least 10 have a length of 55 μm or less, and more than 99% of the conductive nanostructures with an aspect ratio of at least 10 have a diameter of 55 nm or less Composition.
(Paragraph 37)
More than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 5 to 50 μm in length, and more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 15 to 50 nm in diameter. Item 37. The ink composition according to Item 36, wherein
(Claim 38)
More than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are about 5 to 30 μm in length, and more than 95% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 are from about 20 in length. Item 37. The ink composition according to Item 36, wherein the ink composition is 40 nm.
(Item 39)
The conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average length of about 10 to 22 μm, the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average diameter of about 26 to 32 nm, Item 37. The ink composition according to Item 36, wherein the deviation is in the range of 4 to 6 nm.
(Claim 40)
More than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a length of 45 μm or less, and more than 99% of the conductive nanostructures having an aspect ratio of at least 10 have a diameter of 45 nm or less. Item 37. The ink composition according to item 36.

Claims (13)

金属塩と還元剤を含む反応溶液から金属ナノワイヤを成長させる工程を包含する方法であって、前記成長させる工程が、
前記反応溶液中の前記金属塩の第1の部分と前記還元剤を第1の時間反応させる工程、及び
前記反応溶液中の前記金属塩の0.1%w/w未満のほぼ一定の濃度を維持しながら、前記金属塩の第2の部分を第2の時間にわたって徐々に添加する工程
を包含し、
前記反応溶液中の前記金属塩の第1の部分と前記還元剤を前記第1の時間反応させる工程が、
前記金属塩の前記第1の部分の一部をアンモニウム塩と一緒に添加する工程、及び
前記金属塩の前記第1の部分の残りを添加する工程
を包含する、方法。
A method comprising a step of growing metal nanowires from a reaction solution containing a metal salt and a reducing agent, the growing step comprising:
Reacting a first portion of the metal salt in the reaction solution with the reducing agent for a first time; and a substantially constant concentration of the metal salt in the reaction solution of less than 0.1% w / w. Gradually adding a second portion of the metal salt over a second time while maintaining,
Reacting the first portion of the metal salt in the reaction solution with the reducing agent for the first time,
Adding a portion of the first portion of the metal salt together with an ammonium salt, and adding the remainder of the first portion of the metal salt.
前記金属ナノワイヤが銀ナノワイヤであり、前記金属塩が硝酸銀であり、前記還元剤がプロピレングリコール又はエチレングリコールである、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the metal nanowire is a silver nanowire, the metal salt is silver nitrate, and the reducing agent is propylene glycol or ethylene glycol. アスペクト比が少なくとも10である導電性ナノ構造体の99%超(個数基準)が直径55nm以下である、複数の前記導電性ナノ構造体と、
粘度調整剤と、
界面活性剤と、
分散流体と
を含み、
アスペクト比が10未満の導電性ナノ構造体が、インク組成物中の導電性ナノ構造体の10%未満(個数基準)である、インク組成物。
Aspect ratio 9 9% of conductive nanostructures is at least 10 (number basis) of diameter 55nm or less, and the plurality of conductive nanostructures,
A viscosity modifier;
A surfactant,
A dispersion fluid,
Aspect ratio conductive nanostructures less than 10, less than one 0% conductive nanostructures in the ink composition (number basis), the ink composition.
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超(個数基準)が直径45nm以下である、請求項に記載のインク組成物。 Aspect ratio 9 9% of the conductive nanostructures is at least 10 (number basis) is less than the diameter 45 nm, the ink composition according to claim 3. アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超(個数基準)が直径15から50nmである、請求項に記載のインク組成物。 Aspect ratio 95% greater than the conductive nanostructures is at least 10 (number basis) is 50nm in diameter 15, the ink composition according to claim 3. アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超(個数基準)が直径20から40nmである、請求項に記載のインク組成物。 The aspect ratio of at least 10 95% than the conductive nanostructures (number basis) is 40nm in diameter 20, the ink composition according to claim 3. アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均直径が26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲である、請求項に記載のインク組成物。 The ink composition according to claim 3 , wherein the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average diameter of 26 to 32 nm and a standard deviation of 4 to 6 nm. アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均直径が29nmであり、標準偏差が4〜5nmの範囲である、請求項に記載のインク組成物。 The ink composition according to claim 3 , wherein the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 has an average diameter of 29 nm and a standard deviation in the range of 4 to 5 nm. 複数の導電性ナノ構造体と、
粘度調整剤と、
界面活性剤と、
分散流体と
を含むインク組成物であって、
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超(個数基準)が長さ55μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超(個数基準)が直径55nm以下であり、
アスペクト比が10未満の導電性ナノ構造体が、インク組成物中の導電性ナノ構造体の10%未満(個数基準)である、インク組成物。
A plurality of conductive nanostructures;
A viscosity modifier;
A surfactant,
An ink composition comprising a dispersion fluid,
Aspect ratio 9 9% of the conductive nanostructures is at least 10 (number basis) or less in length 55 .mu.m, 99% more than (the number of the conductive nanostructures aspect ratio of at least 10 The standard) is 55 nm or less in diameter,
Aspect ratio conductive nanostructures less than 10, less than one 0% conductive nanostructures in the ink composition (number basis), the ink composition.
アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超(個数基準)が長さ5から50μmであり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超(個数基準)が直径15から50nmである、請求項9に記載のインク組成物。 The aspect ratio of at least 10 9 5% of the conductive nanostructures (number basis) of 50μm the length 5, 9 5% of the conductive nanostructures aspect ratio of at least 10 ( The ink composition according to claim 9, wherein the number basis is 15 to 50 nm in diameter. アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超(個数基準)が長さ5から30μmであり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の95%超(個数基準)が長さ20から40nmである、請求項に記載のインク組成物。 The aspect ratio of at least 10 9 5% of the conductive nanostructures (number basis) of 30μm the length 5, 9 5% of the conductive nanostructures aspect ratio of at least 10 ( The ink composition according to claim 9 , wherein the number basis is 20 to 40 nm in length. アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均長さが10〜22μmであり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の平均直径が26〜32nmであり、標準偏差が4〜6nmの範囲である、請求項に記載のインク組成物。 The average length of the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 is 10 to 22 μm, the average diameter of the conductive nanostructure having an aspect ratio of at least 10 is 26 to 32 nm, and the standard deviation is The ink composition according to claim 9 , which is in the range of 4 to 6 nm. アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超(個数基準)が長さ45μm以下であり、アスペクト比が少なくとも10である前記導電性ナノ構造体の99%超(個数基準)が直径45nm以下である、請求項に記載のインク組成物。 Aspect ratio 9 9% of the conductive nanostructures is at least 10 (number basis) is at 45μm or less in length, 9 9 percent (the number of the conductive nanostructures aspect ratio of at least 10 The ink composition according to claim 9 , wherein the standard is a diameter of 45 nm or less.
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